[发明专利]铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金重力铸造模具的控温，具体是指一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法及装置。

背景技术

铝合金重力铸造过程中，尤其是薄壁长管件和薄壁大平面铸件，目前多使用暗冒口或者多段浇口来对铸件进行温度梯度调节和补缩的方法。然而铸造时需要熔炼多余的铝液填充冒口和浇口，后期需要对暗冒口或者多段浇口的打磨和机加工作业，能源成本、材料成本、人工成本和加工成本比较高，生产效率比较低。中国发明专利200910086665.8公开了一种外加小温度梯度消除铸件缩孔缩松的凝固过程控制方法。该方法是采用电阻加热炉等对铸型外部强制加热，使铸型形成自上而下的正温度梯度，当铸型温度和温度梯度达到预定值时，浇入金属液，从而使金属液内部形成一个自上而下的外加小温度梯度，铸件实现顺序凝固。由于该方法电阻加热炉置于铸型外部，加热体没有直接作用在模具上加热，靠辐射传热，加热效率较低。同时，该方法各段电加热体功率一样，需采用多控温仪多热电偶分开控制各段加热温度，结构比较复杂，成本较高，故障率较高。中国发明专利03146852.7公开了一种定向凝固的铸造方法及其装置。该方法如下：各空心冷却管道与各加热元件单独设置、单独受控，空心冷却管道与加热元件相间排列，局部区域温度可控的模具预热后，将液态金属输入模腔中，通过各温度传感器采集的信息反馈控制局部空心冷却管道、加热元件的开闭以及局部保温措施实现温度梯度，最终实现定向凝固。中国发明专利200410077529.X公开了一种可应用于定向凝固的含内通道模具的制造方法，该方法如下：将具有独立出入口和给定形状与尺寸的管件布置在模具内，成型后管件成为模具内冷却流体通道。在模具上布置温度传感器，控制系统根据采集的相关信息控制流体的冷却流体流通和加热元件电流通断，从而适时控制模具上的温度分布，使得模腔中流体材料定向凝固。上述两项发明专利的装置结构复杂，铸件成型控制过程比较繁琐，虽然有利于成型大型尺寸、复杂形状零件，但对于成型类似重力铸造的薄壁长管件和薄壁大平面铸件等结构简单零件，制造模具装置成本太高，也没必要先加热预热模具再通过调节冷却水和加热等诸多步骤获得温度梯度来实现定向凝固。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的目的在于研发一种能源成本、材料成本、人工成本和加工成本比较低，生产效率比较高的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法。

本发明的另一个目的在于为实现上述铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，设计一种人为分段控制模具温度的装置。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：

一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，其特征在于：该方法利用燃气对模具分段直接加热，通过控制燃气流量的大小分段控制模具温度，调整由浇口远端到浇口近端的温度场，使铸造材料形成由浇口远端到浇口近端的顺序定向凝固。

所述分段直接加热，是从铸件材料先凝固的位置到后凝固的位置的燃气流量逐渐加大。

所述分段控制模具温度，温控仪根据热电偶的温度信号，通过电动阀门控制线控制电动阀门，电动阀门控制燃气管道总燃气流量大小，进而控制流入各个烧嘴的燃气流量大小，以满足铸件充型温度为准。

所述燃气为天然气、煤气或液化气。

一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置，其特征在于：该装置包括总燃气管道、分燃气管道接口、烧嘴、模具板、模具、热电偶、温控仪、电动阀门控制线和电动阀门；它们的连接关系是：

模具板上依次安装有若干个口径不同的烧嘴；燃气入口与总燃气管道连通，总燃气管道上安装有为烧嘴提供燃气的分燃气管道接口；浇口远端处的模具上设有热电偶测温孔，热电偶安装在热电偶测温孔中，电动阀门控制线与燃气电动阀门相连，温控仪和热电偶连接。

所述烧嘴，按烧嘴安装位置，由铸件材料先凝固到后凝固的方向，烧嘴口径依次逐渐加大。

所述烧嘴，其数量及口径均根据不同铸件尺寸大小和成型所需的温度梯度配置。

本发明与现有技术相比具有如下的优点及有益效果：

1、本发明取消了众多的暗冒口和多段浇口，铝液利用率提高，后期处理人工成本降低，整个生产成本降低；

2、本发明采用作为清洁能源的燃气，无毒，环境友好，且成本比电热更低；控制更简单、方便。